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台灣工具機放眼未來 節能減碳進行式
2022-09-22

台灣工具機放眼未來

 

還記得Covid-19疫情爆發後,台灣便組成口罩國家隊,工具機產業迅速動員,組出一台台口罩生產設備,不僅守護人們健康,也展現台灣工具機產業鏈完整、精密機械高度發展等優勢。

面對一波波智慧製造、淨零排放等趨勢,身為全球前五大工具機出口國的台灣,籌組碳中和聯盟、研發高階工具機主軸驅動器減碳技術、開發智慧節能產品等,積極尋找減碳解方。

 

一早搭乘捷運或高鐵通勤,到站後轉乘公共自行車,路上想買杯咖啡提神,於是走進超商,自動門開啟,冷氣吹來,順道帶上一份早餐……,這是多數人習以為常的一日開場。生在超商林立,大眾運輸發達的現代,你可曾想過這些便利生活自何而來?

工具機無所不在

舉凡飛機、汽車、火箭、冷氣、洗衣機、健身器材、包裝食品、服飾等,圍繞在生活周遭的一切,幾乎都是由機械生產而來。而所有的機械,例如紡織機、塑膠射出機、半導體製程中使用的機械手臂及自動化設備等,這些機械的零組件就是工具機製造的,「所以我們稱工具機為母機,用來做機器的機器。」工研院智慧機械科技中心組長麥朝創說明工具機為何稱作「機械之母」。

麥朝創表示,機械業是古老的產業,全世界的工業革命就是從機械業開始。18世紀蒸汽機的發明,為第一次的工業革命揭開序幕,有了蒸汽機作為動力來源,應用於各種工業。「尤其精密機械的發展,更是衡量一個國家工業水準的指標。」設備是生產製造的源頭,例如要發展太陽光電,必須有切割太陽能板的機械;要做半導體晶片,就要有能生產晶圓的精密設備。要是沒有設備,即使是台灣的護國神山台積電也無法進行先進的製程。所以工具機的發展是工業重要的基石。

而台灣的機械工業約從1940年代起步,歷經1950年代的民生輕工業機械,1960年代發展外銷,奠定技術基礎,到了1990年代,台灣的工具機產業逐漸由代工轉為自創品牌。台灣的工具機產業九成以上是中小企業,其機動性及研發能力皆十分優秀,經過多次的轉型與技術升級,台灣的工具機早已行銷國際,並佔有一席之地。像是全球第三大工具機集團便是台灣的友嘉集團,美國波音公司、法拉利、BMW等,都是友嘉的主要客戶群,成了名副其實的隱形冠軍。
 

深知淨零的刻不容緩,許文憲帶領哈伯朝智慧節能方向前進,讓台灣的冷卻機站穩國際市場。

深知淨零的刻不容緩,許文憲帶領哈伯朝智慧節能方向前進,讓台灣的冷卻機站穩國際市場。
 

技術研發,布局未來

一台工具機要運作,除了機械的實體,還需要關鍵的核心零組件──控制器。素有工具機大腦之稱的控制器,就好比是腦幹與神經,讓機台能依照程式的指令來控制作業流程,讓生產製程更為精準。在過去,全球的控制器主要由日本、德國主導,麥朝創以汽車比喻早期台灣業界的狀況,就像是會製造汽車,卻沒有掌握引擎的技術。

然而在講求智慧製造的物聯網時代,擁有控制器的自主權,才能增加工具機的附加價值。因此,工研院在過去十年,費了許多心力研發高階的國產電腦數值控制器(CNC),並成功技轉,以期能協助廠商開發客製化的工具機,幫助產業邁向工業4.0。麥朝創表示,「目前台灣的CNC年產量大約是8~10萬套,年產值超過30~50億台幣。」為產業注入不少活水。

這幾年台灣的工具機產業面對國際一波波自動化、大數據、物聯網等智慧製造的浪潮,尚在浪中打滾,方站穩腳步,卻緊接著迎來淨零排放、碳中和等氣候變遷議題。台灣工具機暨零組件工業同業公會理事長許文憲表示,不論談的是工業4.0的智慧製造,或是碳中和,都必須一步一步來,「要做到工業4.0,要先有自動化,再來大數據收集,走過這段歷程才有辦法去做碳中和。」

許文憲建議,一台工具機包含了眾多零件,必須由產官學合作,將設備展開盤點,分析各環節的碳排放,公會再協助將資訊提供給產業,去思考進一步的優化。而工研院則與大學合作,簽署「逢甲大學產學研碳中和聯盟」,協助工具機業者碳盤查,了解機器的耗能狀況,進一步做到智慧排程,讓工具機在大數據的分析下,用起來更節能省電,幫助產業對症下藥。

作為產業堅實的後盾,工研院研發的高階工具機主軸驅動器減碳技術,相比傳統驅動器,能減少七成能耗,並符合歐盟能效管制、最高級別能源效率IE2的節能等級,明年歐盟的碳關稅試行上路,這將是能與國際接軌的節能減碳解決方案。

碳衝擊第一排

然而歐盟對於氣候變遷採取的管制政策,並非這兩年才啟動,身為全球知名冷卻機品牌的哈伯精密(以下簡稱哈伯),早在2017年就面對了一波衝擊。

「過年時接到國外的電話,說機器都卡在海上進不去,因為我們沒有繳稅。」說起那次的震撼教育,哈伯總經理特助許雅涵,至今記憶猶新。當時還摸不著頭緒的她,年假期間與國外行銷部經理吳斐然奔波聯繫,才明白原來是歐盟的含氟氣體法規(F-gas Regulation)要求申報含氟氣體,並須繳交類似稅收的費用,而冷卻機裡經常會使用到的含氟冷媒,便首當其衝,挨了第一槍。同年哈伯在國內工具機展會裡,便與來訪的產業界呼籲,國外已開始因應氣候變遷徵收費用的第一手情報,但當時卻少有人認真看待。

身兼同業公會理事長、哈伯精密董事長的許文憲表示,長年耕耘歐洲與日本工具機市場,在2015年時就陸續有國際客戶提出產品減碳的需求,「所以我們比較早就意識到,碳中和、節能減碳會是未來的趨勢。」於是哈伯先換掉廠區裡耗能的冷氣與照明設備,推行無紙化,也在廠區裡大量種樹,甚至連周圍公有的行道樹也自費請專人進行修剪管理。即使溽暑到訪,還是能因為自然環境調節了空氣,而感受到溫度的下降。「因為一棵樹等於40噸的冷卻能力,所以要多種樹啊。」許文憲自豪地說。
 

台灣工具機暨零組件同業公會理事長許文憲,將節能減碳視為企業經營方向,也積極與同業分享,期許工具機產業往淨零邁進。

台灣工具機暨零組件同業公會理事長許文憲,將節能減碳視為企業經營方向,也積極與同業分享,期許工具機產業往淨零邁進。
 

共組聯盟打國際盃

越講求高精度、高效率的設備,越需要冷卻機的溫度調控,例如半導體、航太、3C產業等。精密機械的冷卻機好比是汽車的水箱,當溫度過高,沒有水箱的散熱就動彈不得,所以製程管理就需要冷卻機來控制設備的溫度穩定。

面對刻不容緩的氣候變遷,以及國際市場對低碳排、低冷媒的需求,「就像哈伯名片上的標語寫著『最佳溫度,最高關懷。』我們發想產品時,應該要做到保護地球的動作。」吳斐然說。於是哈伯研發使用環保冷媒、低冷媒,甚至無冷媒的冷卻產品,還設置環境實驗室,測試產品能順應不同國家的溫度、電流、電壓等環境變數,並導入物聯網、智慧管理的設計。以獲得2022年台灣精品獎的智能DC變頻冷卻機為例,同時具備變頻控制和節能系統的設計,可透過程式遠端監控機器運作情況,協助客戶做到智慧效能的管理。

許文憲表示,要開發符合未來需求的產品,不是單憑哈伯努力就能辦到,還需要供應商的合作開發,例如壓縮機、冷媒供應等,所有的零組件都必須具備智慧化與節能的能力,共同提升產品性能,環環相扣才得以實踐。所以哈伯會帶動供應商做工廠的環保管理,深耕台灣的許文憲,總會在各場合裡大方地分享哈伯的國際經驗,期望產業共同精進。

台灣挾著優秀的資通訊能力、精密機械的完整產業鏈,這幾年,台灣的工具機產業推動許多聯盟。如智慧製造SaaS雲服務聯盟、推動半導體設備在地化跨產業聯盟等,集結工具機、資通訊、航太、半導體、法人研究單位等,整合產官學研的資源,帶動產業的轉型。面對智慧製造與淨零的趨勢,將一起在國際市場打響台灣工具機的名號。

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